Analysis of the Effect of Entry-Level 3D Printer Materials on CT Images

• 영문명: 보급형 3D프린터 재료가 CT 영상에 미치는 영향 분석
• 발행기관: 한국방사선학회
• 저자명: 박세환 조현정 이성준 이송빈 박상협 류대연 허영철
• 간행물 정보: 『한국방사선학회 논문지』제16권 제6호, 673~680쪽, 전체 8쪽
• 주제분류: 공학 > 기타공학
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2022.11.30

국문 초록

본 연구에서는 PLA를 기반으로 알루미늄, 나무, 구리, 카본, 대리석이 각각 20% 함유된 재질들의 CT number를 분석하고 영상에 어떠한 영향을 미치는지 분석하고자 하였다. 보급형 3D 프린터를 이용하여 5⨯30⨯30 mm³(두께⨯직경⨯높이)의 원기둥 모양 팬텀을 제작하였다. 관전압을 80, 100, 120 kV로 변화시키고, 관전류초를 100, 200 mAs로 변화시켜 테이블 중앙에 놓인 팬텀을 총 6가지 조건으로 횡단 스캔하였다. Image J를 이용하여 원형의 ROI를 설정하고 물질부 CT number의 정량값과 주변부 CNR의 정량값을 구하였다. 물질부의 CT number 평균값은 PLA-나무20%, PLA-대리석20%, PLA-카본20%, PLA-100%, PLA-알루미늄20%, PLA-구리20% 순으로 높아졌고(p<0.05), kV 증가에 따른 CT number는 음의 상관성을 확인하였다. 주변부의 CNR값은 PLA-대리석20%, PLA-구리20%, PLA-카본20%, PLA-나무20%, PLA-알루미늄20%, PLA-100% 순으로 증가 됨을 확인하였다(p<0.05). 각 재료별 HU 값과 유사한 인체 장기는 PLA-구리20%는 치밀골, PLA-알루미늄20%는 해면골, PLA-100%는 응고된 혈액, PLA-카본20%와 PLA-대리석20%는 간, 근육, 비장, PLA-나무20%는 지방과 유사한 값이었다. 또한 모든 재료에서 필라멘트 주변부 영상을 흐리게 하는 흐림 현상을 확인하였고 특히 PLA-100%에서 영상 주변부 흐림 현상이 가장 많은 것을 확인하였다. 따라서 의료용 팬텀 제작의 재질을 선정할 때 목표 장기의 HU 값을 반영하고, 팬텀 주변부의 흐림 현상을 고려하는 것이 바람직하다고 판단하며 본 연구가 기초 자료를 제공할 수 있을 것이라 사료된다.

영문 초록

In this study, based on PLA, we analyzed the Hounsfield Unit (HU) of materials containing 20% each of aluminum, wood, copper, carbon, and marble, and tried to analyze how they affect the image. A cylindrical phantom of 5×30×30 mm3 (thickness×diameter×height) was fabricated using a entry-level 3D printer. The kV was changed to 80, 100 and 120, and the mAs was changed to 100 and 200 mAs, and the phantom in the center of the table was cross-scanned under a total of six conditions. A circular ROI was set using image J program and the quantification value of the material part HU and the quantification value of the peripheral part CNR were obtained. The HU average of the material part increased in the order of [PLA - wood 20%], [PLA - marble 20%], [PLA - carbon 20%], [PLA 100%], [PLA - aluminum 20%], [PLA - copper 20%] (p<0.05) a negative correlation was confirmed with the HU by increasing kV. It was confirmed that the CNR value in the peripheral area increased in the order of [PLA - marble 20%], [PLA - copper 20%], [PLA - carbon 20%], [PLA - wood 20%], [PLA - aluminum 20%], and [PLA - 100%] (p<0.05). Human organs with similar HU values for each material are [PLA - copper 20%] compact bone, [PLA - aluminum 20%] cancellous bone, [PLA 100%] coagulated blood, [PLA - carbon 20%] and [PLA - marble 20%] liver, muscle, spleen and [PLA - wood 20%] had similar values to fat. In addition, we confirmed the blur phenomenon that blurs the image around the filament with all materials, and confirmed that [PLA 100%] especially has the most blur around the filament. Therefore, it is considered desirable to reflect the HU value of the target organ and consider cloudiness around the phantom when selecting materials for medical phantom fabrication, and this research can provide basic data.

목차

Ⅰ. INTRODUCTION

Ⅱ. MATERIALS AND METHODS

Ⅲ. RESULT

Ⅳ. DISCUSSION

Ⅴ. CONCLUSION

Acknowledgements

References

키워드

폴리젖산(PLA) 3D 프린터 전산화단층영상장치 CT 수 Hounsfield Unit(HU) Polylactic Acid(PLA) 3D printer Computed Tomography(CT) CT number Hounsfield Unit(HU)